QUÉ SON LAS FRECUENCIAS DE RADIO 
Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez

CAMPO MAGNÉTICO DE LA CORRIENTE ALTERNA

Las cargas eléctricas o electrones que fluyen por el cable o conductor de un circuito de corriente alterna (C.A.) no lo hacen precisamente por el centro o por toda el área del mismo, como ocurre con la corriente continua o directa (CD), sino que se mueven más bien próximos a su superficie o por su superficie, dependiendo de la frecuencia que posea dicha corriente, provocando la aparición de un campo magnético a su alrededor.

A.- Sección transversal de un cable o conductor de cobre. B.- Corriente eléctrica de baja frecuencia circulando por el cable. C.- A medida que se incrementa la frecuencia, la corriente tiende a fluir más hacia la superficie del cable. D.- A partir de los 30 mil ciclos por segundo (30 kHz) de frecuencia de la corriente, se generan ondas electromagnéticas de radio, que se propagan desde la superficie del cable hacia el espacio.

Un generador de corriente alterna (también llamado “alternador”) normalmente genera corriente con una frecuencia de 50 ó 60 hertz (Hz), de acuerdo con cada país en específico, entregándola a la red eléctrica industrial y doméstica.

Sin embargo, si se dispone de un oscilador electrónico como el que emplean las plantas o estaciones transmisoras de radiodifusión comercial, a partir del momento en que la frecuencia de la corriente que genera dicho oscilador supera los 30 mil ciclos o hertz por segundo (30 kHz), el campo magnético que producen las cargas eléctricas o electrones que fluyen por el conductor que hace función de antena, comienza a propagarse por el espacio en forma de ondas de radiofrecuencia.

La forma en que se expanden esas ondas de radio, guarda similitud con lo que ocurre cuando tiramos una piedra en la superficie tranquila de un lago o estanque de agua: a partir del punto donde cae la piedra, se generan una serie de ondas que se extienden hasta desaparecer o llegar la orilla.

A partir del punto donde cae una piedra en la superficie de un líquido, se generan una serie de olas que guardan estrecha semejanza con la forma en que surgen y se propagan las ondas de radiofrecuencia a partir que salen de la antena de un transmisor de radio.

A diferencia de los generadores o alternadores que entregan tensiones o voltajes altos y frecuencias bajas, los circuitos osciladores electrónicos funcionan con tensiones o voltajes relativamente bajos, pero que generan corrientes de altas frecuencias capaces de propagarse a largas distancias a través del espacio. Esas ondas de radiofrecuencia se utilizan como portadoras para transportar, a su vez, otras ondas de baja frecuencia como las de sonido (ondas de audiofrecuencia producidas la voz, la música y todo tipo de sonidos), que por sí solas son incapaces de recorrer largas distancias.

En las transmisiones inalámbricas, al proceso de inyectar o añadir señales de baja frecuencia o audiofrecuencia (como las del sonido) a una onda portadora alta frecuencia se le denomina "modulación de la señal de audio". Mediante ese procedimiento una onda de radiofrecuencia que contenga señales de audio se puede modular en amplitud (Amplitud Modulada – AM) o en frecuencia (Frecuencia Modulada – FM).

A.- Onda de radiofrecuencia.
B.- Onda de audiofrecuencia.
C.- La onda de  baja frecuencia o audiofrecuencia (B), inyectada en la onda de alta frecuencia o radiofrecuencia  (A). Por medio de esa combinación se obtiene una señal de radio de amplitud modulada (AM), capaz de transportar sonidos por vía inalámbrica a largas distancias para ser captados por un radiorreceptor.
D.- La onda de audiofrecuencia (B) modulada en frecuencia, obteniéndose una señal de radio de frecuencia modulada (FM).

Debido a que las corrientes de alta frecuencia no circulan por el interior de los conductores, sino por su superficie externa, en la fabricación de antenas se emplean tubos metálicos con el interior hueco. Esto lo podemos comprobar observando la forma en que están construidas las antenas telescópicas que incorporan los radios y televisores portátiles.

El principio de recepción de ondas de radiofrecuencia es similar al de su transmisión, por tanto, como la corriente que se induce en las antenas receptoras de ondas de radio y televisión es una señal de alta frecuencia procedente de la antena transmisora, su interior es también hueco.

BANDAS DE FRECUENCIAS DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

Las ondas de radio reciben también el nombre de “corrientes de radiofrecuencia” (RF) y se localizan en una pequeña porción del denominado “espectro radioeléctrico” correspondiente al espectro de ondas electromagnéticas.

El espectro radioeléctrico o de ondas de radio comprende desde los 3 kHz de frecuencia, con una longitud de onda de 100 000 m (100 km), hasta los 30 GHz de frecuencia, con una longitud de onda de 0,001 m (1 mm).

Porción de 3 kHz a 300 GHz de frecuencia del espectro electromagnético, correspondiente al espectro radioeléctrico u ondas de radio. Aquí se puede apreciar la división de las frecuencias en las bandas de radio en las que se divide esta parte del espectro.

La porción que abarca el espectro de las ondas electromagnéticas de radio, tal como se puede ver en la ilustración, comprende las siguientes bandas de frecuencias y longitudes de onda:

DIVISIÓN DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO EN BANDAS DE RADIO CON SUS RESPECTIVAS FRECUENCIAS Y LONGITUDES DE ONDA 

Mientras más alta sea la frecuencia de la corriente que proporcione un oscilador, más lejos viajará por el espacio la onda de radio que parte de la antena transmisora, aunque su alcance máximo también depende de la potencia de salida en watt que tenga el transmisor.

Muchas estaciones locales de radio comercial de todo el mundo aún utilizan ondas portadoras de frecuencia media, comprendidas entre 500 y 1 700 kilociclos o kilohertz (kHz), para transmitir su programación diaria. Esta banda de frecuencias, comprendida dentro de la banda MF (Medium Frequencies - Frecuencias Medias), se conoce como OM (Onda Media) o MW (Medium Wave). Sus longitudes de onda se miden en metros, partiendo desde los 1 000 m y disminuyendo progresivamente hasta llegar a los 100 m . Por tanto, como se podrá apreciar, la longitud de onda disminuye a medida que aumenta la frecuencia.

Cuando el oscilador del transmisor de ondas de radio genera frecuencias más altas, comprendidas entre 3 y 30 millones de ciclos por segundo o megahertz (MHz), nos encontramos ante frecuencias altas de OC (onda corta) o SW (Short Wave), insertadas dentro de la banda HF (High Frequencies – Altas Frecuencias), que cubren distancias mucho mayores que las ondas largas y medias. Esas frecuencias de ondas cortas (OC) la emplean, fundamentalmente, estaciones de radio comerciales y gubernamentales que transmiten programas dirigidos a otros países. Cuando las ondas de radio alcanzan esas altas frecuencias, su longitud se reduce, progresivamente, desde los 100 a los 10 metros.

Dentro del espectro electromagnético de las ondas de radiofrecuencia se incluye también la frecuencia modulada (FM) y las ondas de televisión, que ocupan las bandas de VHF (Very High Frequencies – Frecuencias Muy Altas) y UHF (Ultra High Frequencies – Frecuencias Ultra Alta). Dentro de la banda de UHF funcionan también los teléfonos móviles o celulares, los receptores GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global) y las comunicaciones espaciales. A continuación de la UHF se encuentran las bandas SHF (Super High Frequencies – Frecuencias Superaltas) y EHF (Extremely High Frequencies – Frecuencias Extremadamente Altas). En la banda SHF funcionan los satélites de comunicación, radares, enlaces por microonda y los hornos domésticos de microondas. En la banda EHF funcionan también las señales de radares y equipos de radionavegación.

CLASIFICACIÓN Y UBICACIÓN DE LAS ESCALAS DE FRECUENCIAS DENTRO DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

• VLF (Very Low Frequencies – Frecuencias muy bajas)
  Frecuencias comprendidas entre 3 kHz y 20 kHz . El oído humano es capaz de captar sonidos comprendidos entre los 20 Hz y los 20 kHz de frecuencia, como máximo.
  
  

• LF (Low Frequencies – Frecuencias Bajas)
  OL (Onda Larga) o LW (Long Wave), 153 a 159 kHz
  
  

• MF (Medium Frequencies – Frecuencias Medias) de AM (Amplitud Modulada)
  OM (Onda Media) o MW (Médium Wave), 520 a 1 710 kHz
  
  

• MF (Medium Frequencies – Frecuencias Medias) y HF (High Frequencies – Frecuencias Altas) de AM (Amplitud Modulada)
  OC (Onda Corta) o SW (Short Wave), 1 711 kHz a 29 999 MHz
  
  Sub-bandas de Onda Corta comprendidas, aproximadamente, entre 2 y 30 MHz .
  
  Longitud de onda en metros (m) de la sub-banda de onda corta y sus correspondientes frecuencias en MHz:

• VHF (Very High Frequencies – Frecuencias muy altas)
  Teléfonos inalámbricos, 40 a 50 MHz
  Controles remotos por ondas de radiofrecuencia, 40 a 75 MHz
  Canales de televisión (del 2 al 6), 54 a 88 MHz
  FM (Frecuencia Modulada), 88 a 108 MHz
  Banda de radio aeronáutica, 108 a 137 MHz
  Canales de televisión (del 7 al 13), 174 a 220 MHz
  
  

• UHF (Ultra High Frequencies – Frecuencias ultra altas)
  Canales de televisión del 14 al 83 – 470 a 890 MHz
  GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamiento Global), 1 227 a 1 575 MHz
  GSM (Global System for Mobile Communication – Sistema Global para Telefonía Móvil o Celular), 900 a 1 900 MHz
  Wi-Fi (802.11b) (Wireless Fidelity – Fidelidad inalámbrica), 2,4 GHz
  Bluetooth, 2,45 GHz

ASIGNACIÓN DE LAS FRECUENCIAS DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO

La distribución de las frecuencias del espectro radioeléctrico se ha desarrollado de forma arbitraria, de acuerdo con los avances de las técnicas de transmisión y recepción de señales de radio, televisión, detección y en general de todas las comunicaciones inalámbricas.

A principios del siglo XX no existían las comunicaciones por ondas de radio o inalámbricas como la conocemos hoy en día. Fue a partir de 1906 que la radio se comenzó a desarrollar y la primera distribución de frecuencias para las incipientes emisoras de radio de amplitud modulada (AM) se realizó en los Estados Unidos de Norteamérica después de 1920.

Con el desarrollo de la televisión, la frecuencia modulada (FM), el radar y un gran número de dispositivos electrónicos que fueron apareciendo con el transcurso de los años, fue necesario asignar un mayor número de frecuencias del espectro radioeléctrico a cada tipo de dispositivo en particular, con la finalidad de que al funcionar no se interfirieran unos con los otros.

Por ese motivo cada emisora de radio o de televisión, por ejemplo, tiene asignada una frecuencia fija a la que transmite y se recibe su señal en el radiorreceptor o televisor. De no ser así sería un caos, porque si varias varias estaciones de radio o televisión transmitieran arbitrariamente en la misma frecuencia cada una, se interferirían unas con otras, escuchándose o viéndose todas al mismo tiempo.

La asignación de las frecuencias del espectro radioeléctrico para las transmisiones de radio y televisión generalmente la realiza el Ministerio de Comunicaciones de cada país. La asignación de otras frecuencias utilizadas en las comunicaciones por radio se establecen por acuerdos internacionales entre los diferentes países.

Fue el físico alemán Heindrich Rudolf Hertz (1857 – 1894), quien demostró, en la práctica, el principio que rige la propagación de las ondas electromagnéticas de las que forma parte el espectro radioeléctrico. En su honor se implantó el hertz (Hz) como unidad de medida de la frecuencia.